按键开关及开关模块 |
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| 申请号 | CN201480023769.3 | 申请日 | 2014-04-25 | 公开(公告)号 | CN105190816A | 公开(公告)日 | 2015-12-23 |
| 申请人 | 西铁城电子株式会社; 西铁城控股株式会社; | 发明人 | 渡边真辅; 大熊哲; | ||||
| 摘要 | 提供一种被压入时有更柔软的触感的按键 开关 及开关模 块 。该按键开关及开关模块具有： 基板 ；被配置在基板表面上的第1固定接点；在基板表面上被配置于第1固定接点的周围的第2固定接点；上 弹簧 ，其具有凸型的圆顶形状，以其端部与第2固定接点 接触 的方式被配置于基板表面上，通过按压上弹簧，圆顶形状反转，使第1固定接点与第2固定接点导通；以及下弹簧，其被配置于上弹簧的下方，对圆顶形状反转时施加于上弹簧的操作负荷进行调整。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种按键开关，其特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | 按键开关及开关模块技术领域[0001] 本发明涉及按键开关及开关模块。 背景技术[0002] 作为在便携式电话等移动通信设备、便携式和车载用音响设备及数码相机VTR等使用的按钮开关的(button switch)，已知有按键开关(push switch)。 [0005] 在基板101的表面形成有凹部，在凹部的中央配置有第1固定接点106，在凹部的周边配置有第2固定接点107。可动构件102是具有圆顶状的形状的可挠性导电性构件，可动构件102的端部被配置为连接于第2固定接点107。第1压入构件103是具有将直径不同的2片圆板结合而成的形状的树脂片材。第2压入构件104是具有半球状的形状的构件，由合成树脂形成。第2压入构件104的底面与第1压入构件103的背面粘接，第2压入构件104的球面的顶点与可动构件102的顶点接触。箱体105与基板101的上部粘接，与基板101的凹部一起形成容纳有可动构件102、第1压入构件103的下部及第2压入构件104的空间。 [0006] 一旦压入第1压入构件103的表面，可动构件102的弯曲反转，包含可动构件102的顶点的中央部与第1固定接点106接触。可动构件102的顶点与第1固定接点106接触，从而第1固定接点106与第2固定接点107通过可动构件102导通。 [0007] 将第1压入构件103的表面压入时，可动构件102作为产生在将第1压入构件103的表面压入的力的相反方向上作用的弹簧负荷的弹簧起作用。将第1压入构件103的表面压入时，作用于压入方向的相反方向的可动构件102的弹簧负荷产生点击(クリック)感。 [0008] 又，专利文献2上记载着能够确保开关操作时的充分的行程尺寸、且谋求提高开关操作时的感觉的薄型开关。专利文献2的薄型开关具备表面片、具有以圆顶形状突出的圆顶部的圆顶片、配置于圆顶部背面的可动侧的接点、与该可动侧的接点对置配置的固定侧接点、使表面片的背面和圆顶部的表面相对的隔板、以及配置于表面片2的背面和圆顶部的表面之间，而且对于在表面片的表面承受的按压负荷，比圆顶部更早弹性变形的弹性构件。现有技术文献 [0009] 专利文献1:特开2004－79220号公报专利文献2:特开2004－31185号公报 发明内容[0010] 图16的(a)及图16的(b)是用于说明施加于按键开关100的操作负荷与可动构件102的变形量(行程)之间的关系的曲线图。各曲线图中纵轴表示操作负荷(P)，横轴表示行程(S)。 [0011] 图16的(a)是对可动构件102单体施加操作负荷的情况下的曲线图。第1压入构件103被压入时，最初，操作负荷与行程一起增加。可动构件102在压入方向发生距离s1的变形时，可动构件102的弯曲反转，变形所需要的操作负荷开始减少。然后，一旦可动构件102变形到距离s2，可动构件102完全反转。其后，要使可动构件102进一步变形所需要的操作负荷一直增加。 [0012] 图16的(b)是基板101妨碍可动构件102的变形的情况下的曲线图。即，示出可动构件102的弯曲反转后，可动构件102变形到距离s3时，可动构件102与基板101接触的情况。在这种情况下，可动构件102不能够进一步向基板101侧变形，因此相对于行程的变化，操作负荷急剧增加。 [0013] 如图16的(b)所示，操作负荷急剧变大的情况下，对按键开关100进行操作的人用手指按压按键开关100时，感觉好像是手指撞上开关，无法得到优选的触感。 [0014] 在这里，本发明的目的在于，提供解决上述课题用的按键开关及开关模块。又，本发明的另一目的在于，提供压入时赋予更柔和的触感的按键开关及开关模块。 [0015] 一种按键开关，其特征在于，具有：基板；第1固定接点，其被配置于基板的表面上；第2固定接点，其在基板的表面上，被配置于第1固定接点的周围；可动构件，其具有凸型的圆顶形状，可动构件以其端部与第2固定接点接触的方式配置于基板的表面上，通过按压可动构件而使圆顶形状反转，使第1固定接点与第2固定接点导通；以及缓冲构件，其被配置于可动构件的上方或下方，对圆顶形状反转时施加于可动构件的操作负荷进行调整。上述按键开关优选为，缓冲构件为以覆盖第1固定接点的方式被配置在基板与可动构件之间的板弹簧。 [0017] 上述按键开关优选为，缓冲构件为以覆盖第1固定接点的方式铺设在基板上的导电性橡胶。 [0018] 上述按键开关优选为，基板在圆顶形状反转时在与可动构件接触的部分形成有贯通孔或凹坑，第1固定接点被配置于贯通孔或凹坑的周围，缓冲构件为以覆盖贯通孔或凹坑和第1固定接点的方式被铺设于基板上的板弹簧。 [0019] 上述按键开关优选为，还具备具有弹性并覆盖可动构件的保护片。 [0020] 上述按键开关优选为，缓冲构件是具有弹性并覆盖可动构件的保护片。 [0021] 上述按键开关优选为，缓冲构件对相对于第1固定接点与第2固定接点导通后的可动构件的变形量的、操作负荷的变化进行调整。 [0022] 一种开关模块，其特征在于，具有共同基板、以及形成于共同基板上的多个开关结构，多个开关结构的每一个分别具有：第1固定接点，其被配置于共同基板的表面上；第2固定接点，其在共同基板的表面上，被配置于第1固定接点的周围；可动构件，其具有凸型的圆顶形状，可动构件以其端部与第2固定接点接触的方式被配置于共同基板的表面上，通过按压可动构件而使圆顶形状反转，使第1固定接点与第2固定接点导通；以及缓冲构件，其配置于可动构件的上方或下方，对圆顶形状反转时施加于可动构件的操作负荷进行调整。 [0024] 图1是按键开关1的立体图。图2是按键开关1的分解立体图。 图3是按键开关1的底面图。 图4的(a)是图1所示的按键开关1的A－A’线剖面图；图4的(b)是B－B’线剖 面图。 图5的(a)是用于说明被施加于按键开关1的操作负荷的曲线图，图5的(b)是用于说明与上弹簧20的变形量(行程)的关系的曲线图。 图6的(a)～图6的(c)是用于说明固定下弹簧30的另外3种方法的剖面图。 图7是另一按键开关2的剖面图。 图8是又一按键开关3的剖面图。 图9是再一按键开关4的剖面图。 图10的(a)是再一按键开关5的立体图，图10的(b)是图10的(a)的C－C’线剖 面图。 图11是示出开关模块7的立体图。 图12是图11的DD’剖面图。 图13是用于说明开关模块7的制造过程的图(1)。 图14是用于说明开关模块7的制造过程的图(2)。 图15是已有的按键开关100的剖面图。 图16是用于说明施加于按键开关100的操作负荷与可动构件的变形量(行程)的关系的曲线图。 具体实施方式[0026] 图1是按键开关1的立体图，图2是按键开关1的分解立体图，图3是按键开关1的底面图。图4的(a)是图1所示的按键开关1的A－A’线剖面图，图4的(b)是图1所示的按键开关1的B－B’线剖面图。 [0027] 按键开关1具有基板10、模塑(mould)框16、粘接片18、上弹簧20、下弹簧30、以及保护片40。 [0028] 在基板10的表面上，形成第1固定接点12、以及第2固定接点14。第1固定接点12是具有方形平面的导体，被配置于基板10的表面的中央部。第2固定接点14是具有框状平面的导体，以围绕第1固定接点12的方式沿着模塑框16的内周壁配置于基板10的表面。 [0029] 如图3所示，在基板10的背面形成有一对第1电极13a、13b、以及一对第2电极15a、15b。又，在基板10的背面配置有由绝缘性合成树脂形成的绝缘片材。一对第1电极 13a、13b分别通过未图示的贯通电极及背面配线与第1固定接点12电连接。一对第2电极 15a、15b分别通过未图示的贯通电极及背面配线与第2固定接点14电连接。 [0030] 模塑框16通过粘接片18与基板10的表面粘接。又，在基板10上粘接模塑框16，利用基板10与模塑框16，在基板10上形成收容上弹簧20的空间。 [0031] 上弹簧20是具有圆顶状的形状的可挠性导电性构件，以其端部与第2固定接点14接触的方式被配置在基板10上。一旦上弹簧20受到按压，圆顶形状反转，第1固定接点12与第2固定接点14导通，开关接通。上弹簧20由例如不锈钢形成。上弹簧20是可动构件的一个例子。 [0032] 如图1及图2所示，上弹簧20为圆顶状，且开了4个三角形孔，由此形成十字形。由于该十字形，上弹簧20有能够加长受压时的行程的优点。 [0033] 下弹簧30是在基板10与上弹簧20之间以覆盖第1固定接点12的方式配置的细长的可挠性导电性构件(板弹簧)。下弹簧30以跨越例如第1固定接点12的方式弯曲，在上弹簧20的圆顶形状反转时对施加于上弹簧20的操作负荷进行调整。下弹簧30在被施加负荷时变形到弯曲压瘪，但是不同于上弹簧20，其弯曲不反转。又，下弹簧30的两端借助于粘接片18被固定于基板10。下弹簧30由例如不锈钢形成。还有，也可以使下弹簧30落在第1固定接点12上，从而在上弹簧20与下弹簧30接触的时刻使得开关能够导通。 下弹簧30是配置于可动构件下方的缓冲构件之一例。 [0034] 保护片40是可挠性绝缘树脂片，背面的端部粘接于模塑框16的上表面。保护片40与基板10及模塑框16一起，将收容上弹簧20的空间加以密封。图1及图2中，将保护片40描画为透明片，但是保护片40也可以是不透明的。 [0035] 基板10、模塑框16上设有2个孔17，粘接片18上设有2个孔17’。通过将各孔17与各孔17’分别对齐，以将基板10、模塑框16及粘接片18定位，以将按键开关1组装起来。另外，孔17及17’的个数也可以不是2个。又，也可以不是利用粘接片18粘接基板10与模塑框16，而代之以利用镶嵌模(Insert mold)将基板10与模塑框16形成为一体。 [0036] 图5的(a)及图5的(b)是说明施加于按键开关1上的操作负荷与上弹簧20的变形量(行程)之间的关系用的曲线图。各曲线的纵轴表示操作负荷(P)，横轴表示行程(S)。 [0037] 图5的(a)表示上弹簧20与下弹簧30各自的操作负荷与行程之间的关系。曲线图的实线表示上弹簧20的曲线，虚线表示下弹簧30的曲线。压入按键开关1时，最初操作负荷与行程一起增加。上弹簧20向着基板10变形了距离s1时，上弹簧20的弯曲反转，变形所需要的操作负荷开始减少。然后，一旦上弹簧20变形到距离s2，上弹簧20就完全反转。 [0038] 在这里，上弹簧20与下弹簧30之间的距离L满足L＜s2的关系的情况下，在弹簧20在距离s2处完全反转之前，在距离L处弹簧20与下弹簧30接触。其后，施加操作负荷的话，则上弹簧20与下弹簧30双方发生变形。这时，施加于按键开关1的操作负荷为上弹簧20与下弹簧30的合成负荷。 [0039] 图5的(b)表示上弹簧20与下弹簧30的合成操作负荷与行程之间的关系。另外，按键开关1被设定为：弹簧20在距离L处与下弹簧30接触后，上弹簧20变形到距离s3时，弹簧20、下弹簧30及基板10在基板10的中央部上相互接触。图5的(b)中以箭头表示的距离L到距离s3的区间由于施加负荷，上弹簧20与下弹簧30两者发生变形，因此操作负荷的上升相对于行程变缓。也就是说，在按键开关1中，上弹簧20反转，第1固定接点与第2固定接点导通后，存在上弹簧20与下弹簧30两者发生变形而操作负荷缓缓上升的区间。因此，与不具有下弹簧30的按键开关100相比，操作者能够得到更柔和的触感。 [0040] 另外，在按键开关1中，在上弹簧20完全反转之前上弹簧20与下弹簧30接触(L＜s2)，但是也可以设定上弹簧20与下弹簧30之间的距离，以使得上弹簧20完全反转后上弹簧20与下弹簧30接触(L≧s2)。即使是L≧s2的情况下，也存在上弹簧20与下弹簧30两者发生变形而操作负荷缓缓上升的区间，因此按键开关的操作者能够得到更柔和的触感。 [0041] 图6的(a)～图6的(c)是用于说明另外三种固定下弹簧30的方法的剖面图。图1所示的按键开关1中，将下弹簧30用粘接片18固定于基板10上，但是也可以如图6的(a)～图6的(c)所示，用其他方法将下弹簧30固定于基板10。 [0042] 在图6的(a)所示的方法中，在下弹簧30的长度方向上的两端的位置，在基板10上设置孔61。在这种情况下，将下弹簧30的两端弯折，插入孔61，由此将下弹簧30固定于基板10。在图6的(a)的方法中，可以如图4的(b)所示，进一步用粘接片18将下弹簧30加以固定，也可以不用粘接片18。 [0043] 在图6的(b)所示的方法中，在下弹簧30的长度方向的两端，利用导电膏62将下弹簧30固定于基板10。在图6的(b)的方法中，不用粘接片18也能够固定下弹簧30。 [0044] 在图6的(c)所示的方法中，将下弹簧30的长度方向的两端63夹在基板10与模塑框16之间加以固定。图6的(c)的方法不用粘接片18也能够固定下弹簧30。 [0045] 图7是其他按键开关2的，与图4的(b)相同的剖面图。按键开关2没有下弹簧30，而代之具有以覆盖第1固定接点12的方式铺设在基板10上的导电性橡胶32，这一点与按键开关1不同。在其他方面，按键开关2与按键开关1相同。 [0046] 导电性橡胶32由于具有导电性，在上弹簧20被按压反转而与导电性橡胶32接触时，第1固定接点12与第2固定接点14导通，开关接通。通过上弹簧20与导电性橡胶32接触后，进一步被按压，则导电性橡胶32变形，因此按键开关2也与按键开关1一样能够增加行程。导电性橡胶32是配置于可动构件下方的缓冲构件之一例。 [0047] 图8是又一按键开关3的，与图4的(b)相同的剖面图。按键开关3的基板10在中央部具有贯通孔11，第1固定接点12被配置于贯通孔11周围，按键开关3不设置下弹簧30，而代之具有以覆盖贯通孔11和第1固定接点12的方式铺设在基板10上的板弹簧34，上述各点不同于按键开关1。在其他方面，按键开关3与按键开关1相同。基板10的中央部是指上弹簧20的圆顶形状反转时与上弹簧20接触的部分。 [0048] 板弹簧34由于具有导电性，在上弹簧20被按压反转而与板弹簧34接触时，第1固定接点12与第2固定接点14就导通，开关接通。通过上弹簧20与板弹簧34接触后，进一步被按压，则板弹簧34向贯通孔11的内部弯曲，因此按键开关3也与按键开关1一样能够增加行程。板弹簧34是配置于可动构件下方的缓冲构件之一例。 [0049] 另外，还可以不设置贯通孔11，而代之以在基板10中央部的表面上设置凹坑(台阶)。在这种情况下，板弹簧34向凹坑内部弯曲，因此能够得到与设置贯通孔11时相同的效果。 [0050] 图9是再一按键开关4的，与图4的(b)相同的剖面图。按键开关4不具备下弹簧30，而设置具有弹性的保护片42取代保护片40，这一点不同于按键开关1。在其他方面，按键开关4与按键开关1相同。保护片42采用例如具有柔软性的合成树脂。 [0051] 按键开关4由于保护片42具有弹性，受到按压时上弹簧20开始变形之前保护片42收缩。因此，按键开关4即使是不具备下弹簧30，也能够与按键开关1一样增加行程。保护片42是配置于可动构件上方的缓冲构件之一例。 [0052] 还有，按键开关1～3也可以将保护片40置换为具有弹性的保护片42。由此，双重设置对操作负荷进行调整的构件，因此与按键开关1～3相比，能够进一步增加行程。 [0053] 图10的(a)是再一按键开关5的立体图，图10的(b)是图10的(a)的C－C’线剖面图。 [0054] 按键开关5将模塑框16与保护片40的外周部分切下一部分，在该位置上配置有LED50，这一点不同于按键开关1。在其他方面，按键开关5与按键开关1相同。 [0055] 按键开关5是利用LED50将光线引导到模塑框16和保护片40的内部，以使开关整体发光的照光式开关。LED50为了表示按键开关5接通，也可以只在接通时点亮。或是LED50不管开关是接通还是断开都点亮，以便在黑暗环境中也能够使用按键开关5。 [0056] 图11是示出开关模块7的立体图，图12是图11的DD’剖面图。图11及图12中，对与图1～图4所示的按键开关1相同的构成标以相同的编号并省略其说明。 [0057] 开关模块7为了在便携式终端用的数字键等使用，在共同基板10’上形成12组与按键开关1相同的开关结构70。在开关结构70的上部配置开关框架(switch frame)80、85、以及开关衬垫(switch pad)90。在图11中，为了方便，仅示出“1”用的开关衬垫90，其他开关衬垫省略，以便能够观察共同基板10’。省略的开关衬垫是例如“2”～“9”、“0”、“#”及“＊”。 [0058] 开关结构70包含第1固定接点12、一对第1电极13a及13b、第2固定接点14、一对第2电极15a及15b、粘接片18、上弹簧20、下弹簧30、模塑框16及保护片40。也就是说，开关结构70指按键开关1的基板10以外的所有部分。另外，如下所述，在开关结构70的模塑框16上形成有与开关框架80及85的突起相应的凹部。 [0059] 开关框架80及85是将开关结构70与开关衬垫90加以连接的部件。开关框架80具有与开关结构70嵌合用的突起82及84、与开关衬垫90嵌合用的突起83及81。开关框架85具有与开关结构70嵌合用的突起87及89、以及与开关衬垫70嵌合用的突起86及88。 [0060] 开关衬垫90由树脂等形成，具有向内侧突出的按压部91。按压部91被配置于与上弹簧20的中央部对应的地方。通过用户压入开关衬垫90，对上弹簧20及下弹簧30施加操作负荷。在开关衬垫90上形成与开关框架80及85的突起对应的凹部。还有，图12所示的剖面图示出用户压入开关衬垫90之前的状态。 [0061] 图13及图14是用于说明开关模块7的制造过程的图。 [0062] 最初，在共同基板10’上形成12组以第1固定接点12、4个第2固定接点14、以及孔17及孔17’为一组的结构，在第1固定接点12上配置有下弹簧30。这一状态相当于图11中的开关衬垫90以外的部分。另外，虽未图示，在共同基板10’的底面上形成12组下述结构：与第1固定接点12电连接的一对第1电极13a、13b、以及与第2固定接点14电连接的一对第2电极15a、15b。 [0063] 接着，利用粘接片18将下弹簧30及模塑框16粘接于共同基板10’上。再在模塑框16的内侧的空间内，在下弹簧30之上配置上弹簧20，在模塑框16的上表面粘接保护片40。这一状态就是与图13所示的开关衬垫90对应的地方E的状态。 [0064] 接着，在设置于模塑框16的凹部分别嵌入开关框架80、85的突起82、84、87、89。这一状态就是与图14所示的开关衬垫90对应的地方F的状态。 [0065] 最后，将开关框架80、85的突起81、83、86、88嵌合于开关衬垫90的凹部。这状态就是图11所示的开关衬垫90的状态。如果对于其他键(例如“2”～“9”、“0”、“#”及“＊”)，也同样完成开关衬垫，就制成开关模块7。形成于开关模块7的12组开关结构70，分别具有与上述按键开关1相同的结构， 因此与按键开关1一样，在被压入时能赋予用户更柔和的触感。 [0066] 在上述开关模块7中，将多个与上述按键开关1对应的开关结构70配置于共同基板10’上，但是也可以形成将多个与上述其他按键开关2～5对应的开关结构配置于共同基板10’上的开关模块。又，开关结构70包含按键开关1的基板10以外的全部结构，但是可以只包含一部分结构，也可以还包含其他结构。 [0067] 在上述开关模块7中，为了使用于便携式终端用的数字键等，将12个开关衬垫形成于共同基板10’上。但是，为了例如用于例如PC的键盘、其他设备的操作输入，也可以将更多或更少的开关衬垫形成于共同基板10’上。 [0068] 在上述开关模块7中，为连接开关结构70与开关衬垫90，采用开关框架80及85。但是，配置于开关结构70上部的构件不限于开关衬垫90，可以采用各种各样的结构和形状的按压构件。又，上述各种各样的按压构件与开关结构70的连接也不限于利用开关框架80及85的方式，而可以采用其他方式。 符号说明 [0069] 1、2、3、4、5 按键开关7 开关模块 10 基板 12 第1固定接点 14 第2固定接点 16 模塑框 18 粘接片 20 上弹簧 30 下弹簧 32 导电性橡胶 34 板弹簧 40、42 保护片 50 LED(发光二极管) 70 开关结构 80、85 开关框架 90 开关衬垫。 |
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